基于干擾觀測器的坦克炮控系統(tǒng)滑模控制

胡繼輝， 侯遠龍， 高 強， 陳宇政， 瞿生鵬

(南京理工大學(xué)機械工程學(xué)院，南京 210094)

0 引言

全電式坦克炮控系統(tǒng)是一種復(fù)雜的伺服系統(tǒng)，內(nèi)部存在諸多非線性環(huán)節(jié)[1]，其中火炮身管和耳軸之間的摩擦力矩和負載擾動影響較大。在高機動作戰(zhàn)時，摩擦轉(zhuǎn)矩和負載轉(zhuǎn)矩具有時變性，影響坦克炮控系統(tǒng)的穩(wěn)定精度和低速性能[2-4]。主要體現(xiàn)在如下幾個方面：低速情況下爬行現(xiàn)象顯著；靜摩擦具有多值性和離散性，速度過零時運動不穩(wěn)定；系統(tǒng)的響應(yīng)具有較大的靜態(tài)誤差和極限振蕩現(xiàn)象[5]。現(xiàn)今坦克炮控系統(tǒng)大多被簡化為線性定常系統(tǒng)進行建模[6]，采用經(jīng)典控制理論進行控制，不能補償摩擦非線性，控制效果達不到預(yù)期。文獻[7]在研究摩擦模型的基礎(chǔ)上，用基本滑模控制方法補償摩擦非線性，雖然取得了較好的控制效果，但是由于簡化的摩擦模型不具有實時性，因此控制策略有待完善;文獻[8]采用自適應(yīng)魯棒控制策略對摩擦非線性進行補償，既沒有建立摩擦模型,也沒有對摩擦轉(zhuǎn)矩進行實時觀測;文獻[9]將摩擦轉(zhuǎn)矩和負載轉(zhuǎn)矩等外界擾動等效為有界總擾動，進行非線性補償，缺乏對摩擦轉(zhuǎn)矩和負載轉(zhuǎn)矩補償?shù)木_性。針對當今研究存在的不足，對坦克炮控伺服系統(tǒng)進行建模，設(shè)計基于干擾觀測器的滑模控制器。仿真表明，本文設(shè)計的控制策略既具有滑模控制對系統(tǒng)未建模動態(tài)強魯棒性的優(yōu)點，又削弱了抖振現(xiàn)象，且很好地補償坦克高低向炮控系統(tǒng)的摩擦非線性和擾動負載轉(zhuǎn)矩。……